Xây dựng hệ thống thu thập dữ liệu từ xa qua mạng điện thoại di động

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN
Hiện nay, vấn đề ô nhiễm nguồn nước trong nhu cầu công nghiệp, nông nghiệp,
sinh hoạt,vui chơi giải trí tăng mạnh đang là một vấn đề nóng trong xã hội chúng ta.
Chính vì vậy,việc giám sát, bảo vệ và quản trị tốt nguồn nước được coi là vấn đề ưu
tiên trong mục tiêu phát triển đất nước. Vì vậy, đề tài “Xây dựng hệ thống thu thập
dữ liệu từ xa qua mạng điện thoại di động” được đề xuất nhằm giải quyết các yêu
cầu cấp bách ở trên.
Với đề tài này các vấn đề được giải quyết bao gồm:
- Tìm hiểu, đánh giá thực trạng nguồn nước của Việt Nam.
- Khả năng kiểm soát chất lượng nước của nước ta.
- Tìm hiểu về mạng điện thoại đi dộng.
- Tìm hiểu về mạng định vị toàn cầu.
- Thiết kế xây dụng hệ thống thu thập dữ liệu, giám sát chất lượng nguồn nước
từ xa qua mạng điện thoại di động.

1


LỜI CẢM ƠN
Em xin chân thành cảm ơn:
Thầy giáo T.S Vũ Chiến Thắng, Khoa Công Nghệ Điện Tử và Truyền Thông,
trường Đại Học Công nghệ thông tin và truyền thông – Đại học Thái Nguyên.
Cùng các thầy cô giáo trong Khoa Công Nghệ Điện Tử và Truyền Thông –
trường đại học Công nghệ thông tin và truyền thông – Đại học Thái Nguyên đã tạo
mọi điều kiện giúp đỡ em trong suốt thời gian thực hiện đồ án.
Thái Nguyên, tháng 5 năm 2016
Sinh viên thực hiện đồ án

Nguyễn Quang Thích

2

LỜI CAM ĐOAN
Em xin cam đoan toàn bộ nội dung của báo cáo này là do em tự tìm hiểu nghiên
cứu dưới sự định hướng của thầy giáo hướng dẫn. Nội dung báo cáo này không sao
chép và vi phạm bản quyền từ bất kỳ công trình nghiên cứu nào.
Nếu những lời cam đoan trên không đúng, em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm
trước pháp luật.
Thái Nguyên, tháng 5 năm 2016
Sinh viên thực hiện đồ án

Nguyễn Quang Thích

3


MỤC LỤC
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN.................................................................................................... 1
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. 2
LỜI CAM ĐOAN........................................................................................................ 3
MỤC LỤC................................................................................................................... 4
DANH MỤC HÌNH ẢNH ........................................................................................... 6
CHƯƠNG I. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN................................................................... 8
1.1. Đặt vấn đề......................................................................................................... 8
1.2. Thực trạng nguồn nước của Việt Nam .............................................................. 8
1.2.1. Đánh giá hiện trạng nước của Việt Nam .................................................... 8
1.2.2. Dự báo nhu cầu nước trong tương lai......................................................... 9
1.2.3. Khả năng quan trắc và kiểm soát chất lượng nước của Việt Nam hiện nay10
1.3. Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu của đề tài ..................................................... 11
1.3.1. Thông số về độ pH của nước ................................................................... 11

1.3.2. Thông số về vị trí của các nút mạng trên bản đồ ...................................... 12
CHƯƠNG II. MẠNG ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG........................................................ 14
2.1. Giới thiệu chung về mạng điện thoại di động .................................................. 14
2.1.1 Lịch sử phát triển mạng GSM .................................................................. 15
2.1.2. Cấu trúc địa lý của mạng GSM ................................................................ 16
2.2. Mô hình hệ thống thông tin di động GSM....................................................... 19
2.3. Các thành phần chức năng trong hệ thống....................................................... 20
2.3.1. Trạm di động (MS - Mobile Station)........................................................ 20
2.3.2. Phân hệ trạm gốc (BSS - Base Station Subsystem) .................................. 20
2.3.3. Phân hệ chuyển mạch (SS - Switching Subsystem).................................. 22
2.3.4. Phân hệ khai thác và bảo dưỡng (OSS) .................................................... 25
2.4. Giao diện vô tuyến số ..................................................................................... 27
2.4.1. Kênh vật lý .............................................................................................. 27
2.4.2. Kênh logic ............................................................................................... 28
2.5. Các mã nhận dạng sử dụng trong hệ thống GSM ............................................ 29
2.6. Dịch vụ GPRS ................................................................................................ 33
2.6.1. Giới thiệu GPRS...................................................................................... 33
4


2.6.2. Cấu trúc của GPRS .................................................................................. 33
2.6.3. Khu vực dịch vụ GPRS............................................................................ 35
CHƯƠNG III. XÂY DỰNG HỆ THỐNG THU THẬP DỮ LIỆU VỀ CHẤT LƯỢNG
NGUỒN NƯỚC QUA MẠNG ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG.......................................... 36
3.1. Mô hình hệ thống............................................................................................ 36
3.2. Thiết kế nút mạng cảm biến không dây thu thập dữ liệu về chất lượng nguồn
nước qua mạng điện thoại di động ......................................................................... 36
3.2.1. Sơ đồ khối ............................................................................................... 36
3.2.2. Sơ đồ nguyên lý....................................................................................... 37
3.2.3. Giao thức truyền thông UART giữa các khối ........................................... 49

3.2.4. Xây dựng phần mềm điều khiển .............................................................. 52
3.2.5. Hình ảnh sản phẩm .................................................................................. 61
3.3. Xử lý dữ liệu trên Server................................................................................. 61
3.3.1. Giới thiệu về Server................................................................................. 61
3.3.2. Hoạt động trên Server.............................................................................. 62
3.4. Tích hợp hệ thống ........................................................................................... 63
3.5. Hướng phát triển............................................................................................. 64
3.6. Kết luận .......................................................................................................... 64
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 65
PHỤ LỤC.................................................................................................................. 66

5


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1. Hệ thống vệ tinh GPS.................................................................................12
Hình 2.1. Thị phần thông tin di động trên thế giới năm 2006 .....................................16
Hình 2.2. Phân cấp cấu trúc địa lý mạng GSM...........................................................16
Hình 2.3. Phân vùng và chia ô ...................................................................................17
Hình 2.4. Mô hình hệ thống thông tin di động GSM ..................................................19
Hình 2.5. Chức năng xử lý cuộc gọi của MSC ...........................................................23
Hình 2.6. Phân loại kênh logic ...................................................................................28
Hình 2.7. Cấu trúc hệ thống GPRS ............................................................................34
Hình 3.1. Mô hình hệ thống .......................................................................................36
Hình 3.2. Sơ đồ khối hệ thống ...................................................................................36
Hình 3.3. Sơ đồ mạch nguyên lý ................................................................................37
Hình 3.4. Hình ảnh Arduino Fio ................................................................................38
Hình 3.5. Cảm biến đo độ pH ....................................................................................39
Hình 3.6. Cấu tạo của điện cực pH.............................................................................39
Hình 3.7. Cấu trúc của cảm biến pH ..........................................................................40

Hình 3.8. Các mức điện thế khác nhau khi nhúng điện cực vào dung dịch .................41
Hình 3.9. Đường biểu thị sự phụ thuộc của điện áp đo được theo pH.........................42
Hình 3.10. Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DTH11. ...........................................................43
Hình 3.11. Cách kết nối với vi xử lý. .........................................................................43
Hình 3.12. Gửi tín hiệu Start......................................................................................44
Hình 3.13. Hình ảnh mặt trước và mặt sau ModuleSim808 ........................................45
Hình 3.14. Kết nối Bluetooth trên ModuleSim808 .....................................................46
Hình 3.15. Hình ảnh Sim808 .....................................................................................46
Hình 3.16. Sơ đồ chân của Sim808 ............................................................................47
Hình 3.17. Hình ảnh board ModuleSim808................................................................48
Hình 3.18. Pin cell .....................................................................................................49
Hình 3.19. Truyền 8 bit theo phương pháp song song và nối tiếp...............................50
Hình: 3.20. Khung truyền UART cơ bản....................................................................51
Hình 3.21. Board mạch Arduino ................................................................................53
Hình 3.22. Download phần mềm Arduino..................................................................55
6


Hình 3.23. Hình ảnh khi bật giao diện arduino...........................................................55
Hình 3.24. Giao diện lập trình Arduino......................................................................56
Hình 2.25. Sử dụng giao diện lập trình.......................................................................56
Hình 3.26. Ví dụ có sẵn trong Arduino. .....................................................................57
Hình 3.27. Lưu đồ thuật toán chương trình gửi dữ liệu lên Server..............................60
Hình 3.28. Hình ảnh thực tế sản phẩm .......................................................................61
Hình 3.29. Người dùng truy nhập vào hệ thống Server ..............................................62
Hình 3.30. Bản đồ dạng Google Map trên Server.......................................................62
Hình 3.31. Hình ảnh vị trí, thông số dữ liệu trên Server chế độ xem bản đồ ...............63
Hình 3.32. Hình ảnh vị trí, thông số dữ liệu trên Server chế độ xem vệ tinh...............63

7

CHƯƠNG I. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN
1.1. Đặt vấn đề
Lượng nước của Việt Nam đa phần phụ thuộc vào lượng nước từ nước ngoài
chảy vào lãnh thổ Việt Nam; nhu cầu dùng nước trong công nghiệp, nông nghiệp, sinh
hoạt, vui chơi giải trí tăng mạnh mẽ và nguồn nước này được phân bố không đều cả về
mặt không gian và thời gian trên toàn lãnh thổ Việt Nam; tài nguyên rừng và đa dạng
sinh học ngày càng giảm khiến cho nguồn sinh thủy đang giảm cả về số lượng và chất
lượng. Chính vì vậy, việc bảo vệ và quản trị tốt nguồn nước đã được coi là vấn đề ưu
tiên trong mục tiêu phát triển đất nước. Vì vậy, đề tài “Xây dựng hệ thống thu thập
dữ liệu từ xa qua mạng điện thoại di động” được đề xuất nhằm giải quyết các yêu
cầu cấp bách ở trên.
1.2. Thực trạng nguồn nước của Việt Nam
1.2.1. Đánh giá hiện trạng nước của Việt Nam
Ô nhiễm nước mặt tại các khu vực làng nghề đang là vấn đề nóng tại một số
vùng nông thôn hiện nay. Theo kết quả khảo sát thực tế tại 52 làng nghề do Bộ Nông
nghiệp và Phát triển Nông thôn (NN&PTNT) công bố, 100% số mẫu phân tích nước ở
cả 6 loại hình làng nghề đặc trưng là chế biến lương thực, thực phẩm, vật liệu xây
dựng, dệt nhuộm, tái chế giấy và tái chế kim loại đều cho thông số ô nhiễm vượt quy
chuẩn cho phép. Trong đó, đáng kể có 24 làng nghề ô nhiễm nặng (46,2%), 14 làng
nghề ô nhiễm vừa (26,9%) và 14 làng nghề ô nhiễm nhẹ (26,9%).
Tại Thái Nguyên, kết quả phân tích mẫu nước suối Bến Cao và suối Ngòi Mà
cho thấy, các chỉ tiêu ô nhiễm hữu cơ, vi sinh sau khi tiếp nhận cao hơn điểm trước khi
tiếp nhận nguồn thải từ 2,6 đến 72,9 lần, trong đó chỉ tiêu Amoni vượt 29 lần so với
quy chuẩn cho phép. Theo Sở TN&MT tỉnh Thái Nguyên, nguyên nhân dẫn đến tình
trạng ô nhiễm là do các suối nơi đây là nơi tiếp nhận của nhiều nguồn thải, đặc biệt là
nước thải từ các trại chăn nuôi lợn tại huyện Phổ Yên.
Theo thống kê của Viện Y học lao động và Vệ sinh môi trường, Việt Nam hiện
có khoảng 17,2 triệu người (tương đương 21,5% dân số) đang sử dụng nguồn nước

sinh hoạt từ giếng khoan, chưa được kiểm nghiệm hay qua xử lý.
Theo thống kê của Bộ Y tế và Bộ Tài nguyên - Môi trường, trung bình mỗi năm
Việt Nam có khoảng 9.000 người tử vong vì nguồn nước và điều kiện vệ sinh kém.
8


Cũng theo đánh giá tổng hợp của Bộ, hàng năm gần 200.000 người mắc bệnh ung thư
mới phát hiện mà một trong những nguyên nhân chính bắt nguồn từ ô nhiễm môi
trường nước.
1.2.2. Dự báo nhu cầu nước trong tương lai
Theo dự báo của Liên Hợp Quốc, đến năm 2020, nhu cầu về nước ngọt để phục
vụ cho ngành công nghiệp sẽ tăng lên gấp đôi so với hiện tại; nhu cầu tiêu thụ của các
hộ gia đình sẽ tăng thêm 130% và 40% dân số thế giới sẽ sống ở những vùng bị thiếu
nước do hệ quả của biến đổi khí hậu và lạm dụng tài nguyên nước
Tại Việt Nam, mức độ ô nhiễm và khan hiếm nguồn nước đang trong tình trạng
báo động. Những hệ lụy về thiếu nước sạch đang ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống
người dân. Dưới đây là một vài con số về thực trạng nước sạch tại Việt Nam
Khoảng 20% dân cư tại Việt Nam chưa được tiếp cận nguồn nước sạch. Theo
thống kê của Viện Y học lao động và Vệ sinh môi trường, hiện có khoảng 17,2 triệu
người Việt Nam (tương đương 21,5% dân số) đang sử dụng nguồn nước sinh hoạt từ
giếng khoang, chưa được kiểm nghiệm hay qua xử lý.
Theo thống kê của Bộ Y tế và Bộ Tài nguyên – Môi trường, trung bình mỗi
năm Việt Nam có khoảng 9.000 người tử vong vì nguồn nước và điều kiện vệ sinh
kém. Hàng năm, có gần 200.000 người mắc bệnh ung thư mới phát hiện, mà một trong
những nguyên nhân chính bắt nguồn từ ô nhiễm môi trường nước.
Lượng nước mặt bình quân đầu người mỗi năm chỉ đạt 3.840m3, thấp hơn chỉ
tiêu 4.000m3/người/năm của Hội Tài nguyên Nước quốc tế (IWRA). Cũng theo số liệu
thống kê, 30% người dân chưa nhận thức được tầm quan trọng của nước sạch. Thực
trạng khan hiếm nước sạch cũng như ý thức bảo vệ nguồn tài nguyên nước của người
dân Việt Nam chưa cao.

9


1.2.3. Khả năng quan trắc và kiểm soát chất lượng nước của Việt Nam hiện nay
Hiện nay, nhận định về các đặc trưng chất lượng của nước chỉ có thể bằng cách
đối sánh các chỉ số quan trắc với những chuẩn mực đặc trưng cho nồng độ tới hạn cho
phép của chất này hay chất khác trong đối tượng nước.Những ước lượng định lượng
như vậy về mức ô nhiễm sông ngòi và thủy vực, kiểm tra tác nghiệp về mức ô nhiễm
đòi hỏi các quan trắc mạng lưới thường kỳ được tổ chức hợp lý.
Những nhiệm vụ chính của kiểm soát chất lượng (hay ô nhiễm) nước lục địa là
quan trắc, đánh giá và dự báo trạng thái của chúng. Đồng thời xác định và đánh giá
những nhân tố và những nguồn tác động nhân sinh, cho phép tiến hành xác định mức
độ ảnh hưởng nhân sinh tới các đối tượng nước
Quan trắc các đối tượng nước gắn liền với dự báo trạng thái của chúng, do việc
dự báo chỉ có thể thành lập khi có trạng thái thực tế của đối tượng nước hiện tại và quá
khứ.Các quan trắc bao gồm các số liệu về nguồn ô nhiễm, về thành phần và tính chất ô
nhiễm, về phản ứng của thủy sinh và sự thay đổi trạng thái của các đối tượng nước. Số
liệu các quan trắc này cần được so sánh với số liệu về trạng thái tự nhiên của đối tượng
nước đến khi bắt đầu tác động nhân sinh rõ ràng, tức là cần phải biết thông tin về các
đặc trưng nền của chất và lượng tài nguyên nước.
Hiện nay việc lấy mẫu để kiểm tra chất lượng nước, cũng như để xác định các
chỉ tiêu chất lượng nước của nó được tự động hóa. Chức năng hóa các hệ thống kiểm
tra nguyên tử tự động chất lượng nước cả định kỳ lẫn thường xuyên. Nhờ các hệ thống
tự động không có sự tham gia của con người có thể lấy mẫu, tiến hành phân tích
nhanh, đưa thông tin lên máy tính điện tử. Sử dụng các sơ đồ như thế cho phép thu
nhận nhanh chóng một lượng thông tin lớn về các tính chất vật lý và thành phần hóa
học của nước sông và hồ.
Ở nước ta hiện nay, chất lượng nước vẫn được kiểm định theo phương pháp
truyền thống, cụ thể, trong quá trình lấy mẫu nước xét nghiệm thì nguồn nước đó vẫn

được cung cấp đến người sử dụng. Như vậy, khi có kết quả xét nghiệm nước bị nhiễm
khuẩn thì lượng nước bẩn này đã được rất nhiều người dân sử dụng, lúc này có cảnh
báo thì cũng đã quá muộn. Nói cách khác, chúng ta vẫn giám sát, kiểm soát chất lượng
nước sinh hoạt theo kiểu từ “chữa cháy” đến “phòng cháy” chứ không phải theo chiều
ngược lại.
10


1.3. Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu của đề tài
Mục tiêu chung của đề tài là nghiên cứu xây dựng một hệ thống giám sát chất
lượng nguồn nước qua mạng điện thoại di động. Hệ thống này cho phép thu thập các
thông số về chất lượng nguồn nước bao gồm độ pH, nhiệt độ và vị trí các nút mạng.
Ngoài ra, hệ thống còn cho phép tích hợp thêm các cảm biến khác để đo chất lượng
nguồn nước như độ dẫn điện, hàm lượng kim loại nặng...
1.3.1. Thông số về độ pH của nước
pH là chỉ số đo độ hoạt động (hoạt độ) của các ion hiđrô (H+) trong dung
dịch và vì vậy là độ axít hay bazơ của nó. Trong các hệ dung dịch nước, hoạt độ của
ion hiđrô được quyết định bởi hằng số điện ly của nước (Kw) = 1,008 × 10 14 ở
25 °C) và tương tác với các ion khác có trong dung dịch. Do hằng số điện ly này nên
một dung dịch trung hòa (hoạt độ của các ion hiđrô cân bằng với hoạt độ của các ion
hiđrôxít) có pH xấp xỉ 7. Các dung dịch nước có giá trị pH nhỏ hơn 7 được coi là có
tính axít, trong khi các giá trị pH lớn hơn 7 được coi là có tính kiềm.
Mặc dù pH không có đơn vị đo, nhưng nó không phải là thang đo ngẫu nhiên;
số đo sinh ra từ định nghĩa dựa trên độ hoạt động của các ion hiđrô trong dung dịch.
Công thức để tính pH là:

[H+] biểu thị hoạt độ của các ion H+ (hay chính xác hơn là [H3O+], tức các
ion hiđrônium), được đo theo mol trên lít (còn gọi là phân tử gam). Trong các dung
dịch loãng (như nước sông hay từ vòi nước) thì hoạt độ xấp xỉ bằng nồng độ của ion H+.
Log10 biểu thị lôgarit cơ số 10, và pH vì thế được định nghĩa là thang đo

lôgarít của tính axít. Ví dụ, dung dịch có pH=8,2 sẽ có độ hoạt động [H+] (nồng độ) là
10 8.2 mol/L, hay khoảng 6,31 × 10 9 mol/L; một dung dịch có hoạt độ của [H+] là
4,5 × 10 4 mol/L sẽ có giá trị pH là log10(4,5 × 10 4), hay khoảng 3,35.
Trong dung dịch nước ở nhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn (STP), giá trị pH bằng 7
chỉ ra tính trung hòa (tức nước tinh khiết) do nước phân ly một cách tự nhiên thành các
ion H+ và OH với nồng độ tương đương 1×10 7 mol/L. Một giá trị pH thấp hơn (ví
dụ pH = 3) chỉ ra rằng độ axít đã tăng lên, và một giá trị pH cao hơn (ví dụ pH = 11)
chỉ ra rằng độ kiềm đã tăng lên.

11


pH trung hòa không chính xác bằng 7; nó chỉ ngầm ý là nồng độ các ion
H+ là chính xác bằng 1×10 7 mol/L. Tuy nhiên, các giá trị là đủ gần để pH trung hòa
là 7,00 tới ba chữ số đáng kể nhất, nó là đủ gần để người ta coi nó chính xác bằng 7.
Trong các dung dịch không chứa nước hay ở các điều kiện không tiêu chuẩn, thì giá trị
pH trung hòa thậm chí có thể không gần với 7. Thay vì thế, nó liên quan với hằng số
điện ly cho dung môi cụ thể đang được sử dụng. (Lưu ý rằng nước tinh khiết, khi tiếp
xúc với khí quyển, sẽ hấp thụ một phần cacbon điôxít, một số trong các phân tử
CO2 này sẽ phản ứng với nước để tạo ra axít cacbonic, axit cacbonic tiếp tục phân li
tạo ra H+, vì thế làm giảm pH xuống còn khoảng 5,7.)
Phần lớn các chất có pH nằm trong khoảng từ 0 đến 14, mặc dù các chất cực
axít hay cực kiềm có thể có pH < 0 hay pH > 14.
1.3.2. Thông số về vị trí của các nút mạng trên bản đồ
Vị trí của một nút mạng trên bản đồ được xác định dựa trên tọa độ GPS. Hệ
thống định vị toàn cầu GPS (Global Positioning System) là hệ thống xác định vị trí
dựa trên vị trí của các vệ tinh nhân tạo, do Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ thiết kế, xây dựng,
vận hành và quản lý. Trong cùng một thời điểm, tọa độ của một điểm trên mặt đất sẽ
được xác định nếu xác định được khoảng cách từ điểm đó đến ít nhất ba vệ tinh. Hệ
thống GPS được quản lí bởi Bộ quốc Phòng Hoa Kỳ, một vài ứng dụng của GPS được

Hoa Kỳ cho phép sử dụng phổ biến trên toàn thế giới.
Hệ thống GPS gồm một chòm sao với 24 vệ tinh, được đặt trên quỹ đạo không
gian. Hệ thống hoàn thành vào năm 1994. Để đảm bảo tính toàn cầu thì các vệ tinh
này bao phủ toàn bộ trái đất một cách liên tục, các vệ tinh sẽ được sắp xếp trên 6 mặt
phẳng quỹ đạo, mỗi quỹ đạo có từ 4 vệ tinh trở lên.

Hình 1.1. Hệ thống vệ tinh GPS
12


Với sự bố trí này, sẽ có khoảng từ 4 đến 10 vệ tinh luôn hiện hữu bất cứ nơi
nào trên Trái Đất, nếu góc ngẩng là 10o. Ta chỉ cần 3 vệ tinh để định vị hoặc 4 vệ tinh
để cung cấp sự định vị đầy đủ bao gồm cả độ cao. Quỹ đạo vệ tinh gần như là một
hình tròn (một hình Elip với tâm sai cực đại khoảng 0.01), với độ nghiêng khoảng 55o
so với xích đạo. Nửa trục lớn của quỹ đạo GPS là khoảng 26560km (độ cao của vệ
tinh khoảng 20200km so với mặt đất). Chu kỳ quỹ đạo của vệ tinh khoảng 12 giờ. Các
vệ tinh GPS phát hai tín hiệu vô tuyến công suất thấp dải L1 và L2 (dải L là phần
sóng cực ngắn của phổ điện từ trải rộng từ 0.39 đến 1.55GHz). GPS dân sự dùng tần
số L1 1575.42 MHz trong dải UHF. Tín hiệu truyền trực thị, có nghĩa là chúng sẽ
xuyên qua mây, thủy tinh và nhựa nhưng không qua phần lớn các vật cản cứng như núi
và nhà.
Các vệ tinh GPS bay vòng quanh Trái Đất hai lần trong một ngày theo một quỹ
đạo rất chính xác và phát tín hiệu có thông tin xuống Trái Đất. Về bản chất máy thu
GPS so sánh thời gian tín hiệu được phát đi từ vệ tinh với thời gian nhận được chúng.
Sai lệch về thời gian cho biết máy thu GPS ở cách vệ tinh bao xa. Rồi với nhiều quãng
cách đo được tới nhiều vệ tinh máy thu có thể tính được vị trí của người dùng và hiển
thị lên bản đồ điện tử của máy.Máy thu phải nhận được tín hiệu của ít nhất ba vệ tinh
để tính ra vị trí hai chiều (kinh độ và vĩ độ) và để theo dõi được chuyển động. Khi
nhận được tín hiệu của ít nhất 4 vệ tinh thì máy thu có thể tính được vị trí ba chiều
(kinh độ, vĩ độ và độ cao). Một khi vị trí người dùng đã tính được thì máy thu GPS có

thể tính các thông tin khác như tốc độ, hướng chuyển động, bám sát di chuyển, khoảng
hành trình, quãng cách tới điểm đến, thời gian Mặt trời mọc, lặn và nhiều thứ khác nữa.

13


CHƯƠNG II. MẠNG ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG
2.1. Giới thiệu chung về mạng điện thoại di động
Trong cuộc sống hàng ngày thông tin liên lạc đóng một vai trò rất quan trọng và
không thể thiếu được. Nó quyết định nhiều mặt hoạt động của xã hội, giúp con người
nắm bắt nhanh chóng các thông tin có giá trị văn hoá, kinh tế, khoa học kỹ thuật rất đa
dạng và phong phú.
Ngày nay với những nhu cầu cả về số lượng và chất lượng của khách hàng sử
dụng các dịch vụ viễn thông ngày càng cao, đòi hỏi phải có những phương tiện thông
tin hiện đại nhằm đáp ứng các nhu cầu đa dạng của khách hàng “mọi lúc, mọi nơi” mà
họ cần.
Thông tin di động ngày nay đã trở thành một dịch vụ kinh doanh không thể
thiếu được của tất cả các nhà khai thác viễn thông trên thế giới. Đối với các khách
hàng viễn thông, nhất là các nhà doanh nghiệp thì thông tin di động trở thành phương
tiện liên lạc quen thuộc và không thể thiếu được. Dịch vụ thông tin di động ngày nay
không chỉ hạn chế cho các khách hàng giầu có nữa mà nó đang dần trở thành dịch vụ
phổ cập cho mọi đối tượng viễn thông.
Trong những năm gần đây, lĩnh vực thông tin di động trong nước đã có những
bước phát triển vượt bậc cả về cơ sở hạ tầng lẫn chất lượng phục vụ. Với sự hình thành
nhiều nhà cung cấp dịch vụ viễn thông mới đã tạo ra sự cạnh tranh để thu hút thị phần
thuê bao giữa các nhà cung cấp dịch vụ. Các nhà cung cấp dịch vụ liên tục đưa ra các
chính sách khuyến mại, giảm giá và đã thu hút được rất nhiều khách hàng sử dụng dịch
vụ. Cùng với đó, mức sống chung của toàn xã hội ngày càng được nâng cao đã khiến cho
số lượng các thuê bao sử dụng dịch vụ di động tăng đột biến trong các năm gần đây.
Các nhà cung cấp dịch vụ di động trong nước hiện đang sử dụng hai công nghệ

là GSM (Global System for Mobile Communication - Hệ thống thông tin di động toàn
cầu) với chuẩn TDMA (Time Division Multiple Access - đa truy cập phân chia theo
thời gian) và công nghệ CDMA (Code Division Multiple Access - đa truy cập phân
chia theo mã). Các nhà cung cấp dịch vụ di động sử dụng hệ thống thông tin di động
toàn cầu GSM là Mobiphone, Vinaphone, Viettel và các nhà cung cấp dịch vụ di động
sử dụng công nghệ CDMA là S-Fone, EVN, Hanoi Telecom.

14


Các nhà cung cấp dịch vụ di động sử dụng công nghệ CDMA mang lại nhiều
tiện ích hơn cho khách hàng, và cũng đang dần lớn mạnh. Tuy nhiên hiện tại do nhu
cầu sử dụng của khách hàng nên thị phần di động trong nước phần lớn vẫn thuộc về
các nhà cung cấp dịch vụ di động GSM với số lượng các thuê bao là áp đảo. Chính vì
vậy việc tối ưu hóa mạng di động GSM là việc làm rất cần thiết và mang một ý nghĩa
thực tế rất cao.
2.1.1 Lịch sử phát triển mạng GSM
Những năm đầu 1980, hệ thống viễn thông tế bào trên thế giới đang phát triển
mạnh mẽ đặc biệt là ở Châu Âu mà không được chuẩn hóa về các chỉ tiêu kỹ thuật.
Điều này đã thúc giục Liên minh Châu Âu về Bưu chính viễn thông CEPT
(Conference of European Posts and Telecommunications) thành lập nhóm đặc trách về
di động GSM (Groupe Spécial Mobile) với nhiệm vụ phát triển một chuẩn thống nhất
cho hệ thống thông tin di động để có thể sử dụng trên toàn Châu Âu.
Ngày 27 tháng 3 năm 1991, cuộc gọi đầu tiên sử dụng công nghệ GSM được
thực hiện bởi mạng Radiolinja ở Phần Lan (mạng di động GSM đầu tiên trên thế giới).
Năm 1989, Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu ETSI (European
Telecommunications Standards Institute) quy định chuẩn GSM là một tiêu chuẩn
chung cho mạng thông tin di động toàn Châu Âu, và năm 1990 chỉ tiêu kỹ thuật GSM
phase I (giai đoạn I) được công bố.
Năm 1992, Telstra Australia là mạng đầu tiên ngoài Châu Âu ký vào biên bản

ghi nhớ GSM MoU (Memorandum of Understanding). Cũng trong năm này, thỏa
thuận chuyển vùng quốc tế đầu tiên được ký kết giữa hai mạng Finland Telecom của Phần
Lan và Vodafone của Anh. Tin nhắn SMS đầu tiên cũng được gửi đi trong năm 1992.
Những năm sau đó, hệ thống thông tin di động toàn cầu GSM phát triển một
cách mạnh mẽ, cùng với sự gia tăng nhanh chóng của các nhà điều hành, các mạng di
động mới, thì số lượng các thuê bao cũng gia tăng một cách chóng mặt.
Năm 1996, số thành viên GSM MoU đã lên tới 200 nhà điều hành từ gần 100
quốc gia. 167 mạng hoạt động trên 94 quốc gia với số thuê bao đạt 50 triệu.
Năm 2000, GPRS được ứng dụng. Năm 2001, mạng 3GSM (UMTS) được đi
vào hoạt động, số thuê bao GSM đã vượt quá 500 triệu. Năm 2003, mạng EDGE đi
vào hoạt động.
15


Cho đến năm 2006 số thuê bao di động GSM đã lên tới con số 2 tỉ với trên 700
nhà điều hành, chiếm gần 80% thị phần thông tin di động trên thế giới. Theo dự đoán
của GSM Association, năm 2007 số thuê bao GSM sẽ đạt 2,5 tỉ.
(Nguồn: www.gsmworld.com; www.wikipedia.org )

Hình 2.1. Thị phần thông tin di động trên thế giới năm 2006
2.1.2. Cấu trúc địa lý của mạng GSM
Mọi mạng điện thoại cần một cấu trúc nhất định để định tuyến các cuộc gọi đến
tổng đài cần thiết và cuối cùng đến thuê bao bị gọi. Ở một mạng di động, cấu trúc này
rất quạn trọng do tính lưu thông của các thuê bao trong mạng. Trong hệ thống GSM,
mạng được phân chia thành các phân vùng sau (hình 1.2):

Hình 2.2. Phân cấp cấu trúc địa lý mạng GSM
16

Hình 2.3. Phân vùng và chia ô
2.2.2.1 Vùng phục vụ PLMN (Public Land Mobile Network)
Vùng phục vụ GSM là toàn bộ vùng phục vụ do sự kết hợp của các quốc gia thành
viên nên những máy điện thoại di động GSM của các mạng GSM khác nhau ở có thể
sử dụng được nhiều nơi trên thế giới.
Phân cấp tiếp theo là vùng phục vụ PLMN, đó có thể là một hay nhiều vùng
trong một quốc gia tùy theo kích thước của vùng phục vụ.
Kết nối các đường truyền giữa mạng di động GSM/PLMN và các mạng khác
(cố định hay di động) đều ở mức tổng đài trung kế quốc gia hay quốc tế. Tất cả các
cuộc gọi vào hay ra mạng GSM/PLMN đều được định tuyến thông qua tổng đài vô
tuyến cổng G-MSC (Gateway - Mobile Service Switching Center). G-MSC làm việc
như một tổng đài trung kế vào cho GSM/PLMN.
2.2.2.2. Vùng phục vụ MSC
MSC (Trung tâm chuyển mạch các nghiệp vụ di động, gọi tắt là tổng đài di
động). Vùng MSC là một bộ phận của mạng được một MSC quản lý. Để định tuyến
17


một cuộc gọi đến một thuê bao di động. Mọi thông tin để định tuyến cuộc gọi tới thuê
bao di động hiện đang trong vùng phục vụ của MSC được lưu giữ trong bộ ghi định vị
tạm trú VLR.
Một vùng mạng GSM/PLMN được chia thành một hay nhiều vùng phục vụ
MSC/VLR.
2.2.2.3. Vùng định vị (LA - Location Area)
Mỗi vùng phục vụ MSC/VLR được chia thành một số vùng định vị LA. Vùng
định vị là một phần của vùng phục vụ MSC/VLR, mà ở đó một trạm di động có thể
chuyển động tự do mà không cần cập nhật thông tin về vị trí cho tổng đài MSC/VLR
điều khiển vùng định vị này. Vùng định vị này là một vùng mà ở đó thông báo tìm gọi
sẽ được phát quảng bá để tìm một thuê bao di động bị gọi. Vùng định vị LA được hệ
thống sử dụng để tìm một thuê bao đang ở trạng thái hoạt động.

Hệ thống có thể nhận dạng vùng định vị bằng cách sử dụng nhận dạng vùng
định vị LAI (Location Area Identity):
LAI = MCC + MNC + LAC
MCC (Mobile Country Code): mã quốc gia
MNC (Mobile Network Code): mã mạng di động
LAC (Location Area Code) : mã vùng định vị (16 bit)
2.2.2.4. Cell (Tế bào hay ô)
Vùng định vị được chia thành một số ô mà khi MS di chuyển trong đó thì
không cần cập nhật thông tin về vị trí với mạng. Cell là đơn vị cơ sở của mạng, là một
vùng phủ sóng vô tuyến được nhận dạng bằng nhận đạng ô toàn cầu (CGI). Mỗi ô
được quản lý bởi một trạm vô tuyến gốc BTS.
CGI = MCC + MNC + LAC + CI
CI (Cell Identity): Nhận dạng ô để xác định vị trí trong vùng định vị.
Trạm di động MS tự nhận dạng một ô bằng cách sử dụng mã nhận dạng trạm
gốc BSIC (Base Station Identification Code).

18


2.2. Mô hình hệ thống thông tin di động GSM

Hình 2.4. Mô hình hệ thống thông tin di động GSM
Các ký hiệu:

OSS

: Phân hệ khai thác và hỗ trợ

BTS

: Trạm vô tuyến gốc

AUC : Trung tâm nhận thực

MS

: Trạm di động

HLR

ISDN

: Mạng số liên kết đa dịch vụ

: Bộ ghi định vị thường trú

MSC : Tổng đài di động

PSTN (Public Switched Telephone
Network):

BSS

: Phân hệ trạm gốc

Mạng chuyển mạch điện thoại công cộng

BSC

: Bộ điều khiển trạm gốc

PSPDN

OMC

: Mạng chuyển mạch gói công
cộng

: Trung tâm khai thác và bảo CSPDN (Circuit Switched Public Data
dưỡng

Network):

SS

: Phân hệ chuyển mạch

Mạng số liệu chuyển mạch kênh công cộng

VLR

: Bộ ghi định vị tạm trú

PLMN

EIR

: Thanh ghi nhận dạng thiết bị

19

: Mạng di động mặt đất công
cộng


2.3. Các thành phần chức năng trong hệ thống
Mạng thông tin di động công cộng mặt đất PLMN (Public Land Mobile
Network) theo chuẩn GSM được chia thành 4 phân hệ chính sau:
 Trạm di động MS (Mobile Station)
 Phân hệ trạm gốc BSS (Base Station Subsystem)
 Phân hệ chuyển mạch SS (Switching Subsystem)
 Phân hệ khai thác và hỗ trợ (Operation and Support Subsystem)
2.3.1. Trạm di động (MS - Mobile Station)
Trạm di động (MS) bao gồm thiết bị trạm di động ME (Mobile Equipment) và
một khối nhỏ gọi là mođun nhận dạng thuê bao (SIM-Subscriber Identity Module). Đó
là một khối vật lý tách riêng, chẳng hạn là một IC Card hoặc còn gọi là card thông
minh. SIM cùng với thiết bị trạm (ME-Mobile Equipment) hợp thành trạm di động
MS. SIM cung cấp khả năng di động cá nhân, vì thế người sử dụng có thể lắp SIM
vào bất cứ máy điện thoại di động GSM nào truy nhập vào dịch vụ đã đăng ký. Mỗi
điện thoại di động được phân biệt bởi một số nhận dạng điện thoại di động IMEI
(International Mobile Equipment Identity). Card SIM chứa một số nhận dạng thuê bao
di động IMSI (International Subcriber Identity) để hệ thống nhận dạng thuê bao, một
mật mã để xác thực và các thông tin khác. IMEI và IMSI hoàn toàn độc lập với nhau
để đảm bảo tính di động cá nhân. Card SIM có thể chống việc sử dụng trái phép bằng
mật khẩu hoặc số nhận dạng cá nhân (PIN).
Trạm di động ở GSM thực hiện hai chức năng:
 Thiết bị vật lý để giao tiếp giữa thuê bao di động với mạng qua đường vô tuyến.
 Đăng ký thuê bao, ở chức năng thứ hai này mỗi thuê bao phải có một thẻ gọi
là SIM card. Trừ một số trường hợp đặc biệt như gọi cấp cứu… thuê bao chỉ có thể
truy nhập vào hệ thống khi cắm thẻ này vào máy.

2.3.2. Phân hệ trạm gốc (BSS - Base Station Subsystem)
BSS giao diện trực tiếp với các trạm di động MS bằng thiết bị BTS thông qua
giao diện vô tuyến. Mặt khác BSS thực hiện giao diện với các tổng đài ở phân hệ
chuyển mạch SS. Tóm lại, BSS thực hiện đấu nối các MS với tổng đài và nhờ vậy đấu
nối những người sử dụng các trạm di động với những người sử dụng viễn thông khác.

20


BSS cũng phải được điều khiển, do đó nó được đấu nối với phân hệ vận hành và bảo
dưỡng OSS. Phân hệ trạm gốc BSS bao gồm:
 BTS (Base Transceiver Station): Trạm thu phát gốc.
 TRAU (Transcoding and Rate Adapter Unit): Bộ chuyển đổi mã và phối
hợp tốc độ.
 BSC (Base Station Controler): Bộ điều khiển trạm gốc.
2.3.2.1. Khối BTS (Base Tranceiver Station):
Một BTS bao gồm các thiết bị thu /phát tín hiệu sóng vô tuyến, anten và bộ
phận mã hóa và giải mã giao tiếp với BSC. BTS là thiết bị trung gian giữa mạng GSM
và thiết bị thuê bao MS, trao đổi thông tin với MS qua giao diện vô tuyến. Mỗi BTS
tạo ra một hay một số khu vực vùng phủ sóng nhất định gọi là tế bào (cell).
2.3.2.2. Khối TRAU (Transcode/Rate Adapter Unit):
Khối thích ứng và chuyển đổi mã thực hiện chuyển đổi mã thông tin từ các
kênh vô tuyến (16 Kb/s) theo tiêu chuẩn GSM thành các kênh thoại chuẩn (64 Kb/s)
trước khi chuyển đến tổng đài. TRAU là thiết bị mà ở đó quá trình mã hoá và giải mã
tiếng đặc thù riêng cho GSM được tiến hành, tại đây cũng thực hiện thích ứng tốc độ
trong trường hợp truyền số liệu. TRAU là một bộ phận của BTS, nhưng cũng có thể
được đặt cách xa BTS và thậm chí còn đặt trong BSC và MSC.
2.3.2.3.Khối BSC (Base Station Controller):
BSC có nhiệm vụ quản lý tất cả giao diện vô tuyến thông qua các lệnh điều
khiển từ xa. Các lệnh này chủ yếu là lệnh ấn định, giải phóng kênh vô tuyến và chuyển

giao. Một phía BSC được nối với BTS, còn phía kia nối với MSC của phân hệ chuyển
mạch SS. Giao diện giữa BSC và MSC là giao diện A, còn giao diện giữa BTS và BSC
là giao diện A.bis.
Các chức năng chính của BSC:
 Quản lý mạng vô tuyến: Việc quản lý vô tuyến chính là quản lý các cell và
các kênh logic của chúng. Các số liệu quản lý đều được đưa về BSC để đo đạc và xử
lý, chẳng hạn như lưu lượng thông tin ở một cell, môi trường vô tuyến, số lượng cuộc
gọi bị mất, các lần chuyển giao thành công và thất bại...

21


 Quản lý trạm vô tuyến gốc BTS: Trước khi đưa vào khai thác, BSC lập cấu
hình của BTS ( số máy thu/phát TRX, tần số cho mỗi trạm... ). Nhờ đó mà BSC có sẵn
một tập các kênh vô tuyến dành cho điều khiển và nối thông cuộc gọi.
 Điều khiển nối thông các cuộc gọi: BSC chịu trách nhiệm thiết lập và giải
phóng các đấu nối tới máy di động MS. Trong quá trình gọi, sự đấu nối được BSC
giám sát. Cường độ tín hiệu, chất lượng cuộc đấu nối được ở máy di động và TRX gửi
đến BSC. Dựa vào đó mà BSC sẽ quyết định công suất phát tốt nhất của MS và TRX
để giảm nhiễu và tăng chất lượng cuộc đấu nối. BSC cũng điều khiển quá trình chuyển
giao nhờ các kết quả đo kể trên để quyết định chuyển giao MS sang cell khác, nhằm
đạt được chất lượng cuộc gọi tốt hơn. Trong trường hợp chuyển giao sang cell của một
BSC khác thì nó phải nhờ sự trợ giúp của MSC. Bên cạnh đó, BSC cũng có thể điều
khiển chuyển giao giữa các kênh trong một cell hoặc từ cell này sang kênh của cell
khác trong trường hợp cell này bị nghẽn nhiều.
 Quản lý mạng truyền dẫn: BSC có chức năng quản lý cấu hình các đường
truyền dẫn tới MSC và BTS để đảm bảo chất lượng thông tin. Trong trường hợp có sự
cố một tuyến nào đó, nó sẽ tự động điều khiển tới một tuyến dự phòng.
2.3.3. Phân hệ chuyển mạch (SS - Switching Subsystem)
Phân hệ chuyển mạch bao gồm các khối chức năng sau:

 Trung tâm chuyển mạch nghiệp vụ di động MSC
 Thanh ghi định vị thường trú HLR
 Thanh ghi định vị tạm trú VLR
 Trung tâm nhận thực AuC
 Thanh ghi nhận dạng thiết bị EIR
Phân hệ chuyển mạch (SS) bao gồm các chức năng chuyển mạch chính của
mạng GSM cũng như các cơ sở dữ liệu cần thiết cho số liệu thuê bao và quản lý di
động của thuê bao. Chức năng chính của SS là quản lý thông tin giữa những người sử
dụng mạng GSM với nhau và với mạng khác.
2.3.3.1 Trung tâm chuyển mạch di động MSC:
Tổng đài di động MSC (Mobile services Switching Center) thường là một tổng
đài lớn điều khiển và quản lý một số các bộ điều khiển trạm gốc BSC. MSC thực hiện
các chức năng chuyển mạch chính, nhiệm vụ chính của MSC là tạo kết nối và xử lý
22


cuộc gọi đến những thuê bao của GSM, một mặt MSC giao tiếp với phân hệ BSS và
mặt khác giao tiếp với mạng ngoài qua tổng đài cổng GMSC (Gateway MSC).
Chức năng chính của tổng đài MSC:
 Xử lý cuộc gọi (Call Processing)
 Điều khiển chuyển giao (Handover Control)
 Quản lý di động (Mobility Management)
 Tương tác mạng IWF(Interworking Function): qua GMSC

Hình 2.5. Chức năng xử lý cuộc gọi của MSC
(1): Khi chủ gọi quay số thuê bao di động bị gọi, số mạng dịch vụ số liên kết
của thuê bao di động, sẽ có hai trường hợp xảy ra :
 (1.a) – Nếu cuộc gọi khởi đầu từ mạng cố định PSTN thì tổng đài sau khi
phân tích số thoại sẽ biết đây là cuộc gọi cho một thuê bao di động. Cuộc gọi sẽ được
định tuyến đến tổng đài cổng GMSC gần nhất.

 (1.b) – Nếu cuộc gọi khởi đầu từ trạm di động, MSC phụ trách ô mà trạm di
động trực thuộc sẽ nhận được bản tin thiết lập cuộc gọi từ MS thông qua BTS có chứa
số thoại của thuê bao di động bị gọi.
(2): MSC (hay GMSC) sẽ phân tích số MSISDN (The Mobile Station ISDN)
của thuê bao bị gọi để tìm ra HLR nơi MS đăng ký.
(3): MSC (hay GMSC) sẽ hỏi HLR thông tin để có thể định tuyến đến
MSC/VLR quản lý MS.
(4): HLR sẽ trả lời, khi đó MSC (hay GMSC) này có thể định tuyến lại cuộc gọi
đến MSC cần thiết. Khi cuộc gọi đến MSC này, VLR sẽ biết chi tiết hơn về vị trí của
MS. Như vậy có thể nối thông một cuộc gọi ở mạng GSM, đó là chức năng xử lý cuộc
gọi của MSC.
23


Để kết nối MSC với một số mạng khác cần phải thích ứng các đặc điểm truyền
dẫn của mạng GSM với các mạng này. Các thích ứng này gọi là chức năng tương tác
IWF (Inter Networking Function). IWF bao gồm một thiết bị để thích ứng giao thức và
truyền dẫn. IWF có thể thực hiện trong cùng chức năng MSC hay có thể ở thiết bị
riêng, ở trường hợp hai giao tiếp giữa MSC và IWF được để mở.
2.3.3.2. Bộ ghi định vị thường trú (HLR - Home Location Register):
HLR là cơ sở dữ liệu tham chiếu lưu giữ lâu dài các thông tin về thuê bao, các
thông tin liên quan tới việc cung cấp các dịch vụ viễn thông. HLR không phụ thuộc
vào vị trí hiện thời của thuê bao và chứa các thông tin về vị trí hiện thời của thuê bao.
HLR bao gồm:
 Các số nhận dạng: IMSI, MSISDN.
 Các thông tin về thuê bao
 Danh sách các dịch vụ mà MS được sử dụng và bị hạn chế
 Số hiệu VLR đang phục vụ MS
2.3.3.3. Bộ ghi định vị tạm trú (VLR - Visitor Location Register):
VLR là một cơ sở dữ liệu chứa thông tin về tất cả các MS hiện đang ở vùng

phục vụ của MSC. Mỗi MSC có một VLR, thường thiết kế VLR ngay trong MSC.
Ngay cả khi MS lưu động vào một vùng MSC mới. VLR liên kết với MSC sẽ yêu cầu
số liệu về MS từ HLR. Đồng thời HLR sẽ được thông báo rằng MS đang ở vùng MSC
nào. Nếu sau đó MS muốn thực hiện một cuộc gọi, VLR sẽ có tất cả các thông tin cần
thiết để thiết lập một cuộc gọi mà không cần hỏi HLR, có thể coi VLR như một HLR
phân bố. VLR chứa thông tin chính xác hơn về vị trí MS ở vùng MSC. Nhưng khi thuê
bao tắt máy hay rời khỏi vùng phục vụ của MSC thì các số liệu liên quan tới nó cũng
hết giá trị.
Hay nói cách khác, VLR là cơ sở dữ liệu trung gian lưu trữ tạm thời thông tin
về thuê bao trong vùng phục vụ MSC/VLR được tham chiếu từ cơ sở dữ liệu HLR.
VLR bao gồm:
 Các số nhận dạng: IMSI, MSISDN, TMSI.
 Số hiệu nhận dạng vùng định vị đang phục vụ MS
 Danh sách các dịch vụ mà MS được và bị hạn chế sử dụng
 Trạng thái của MS ( bận: busy; rỗi: idle)
24


2.3.3.4. Thanh ghi nhận dạng thiết bị (EIR - Equipment Identity Register):
EIR có chức năng kiểm tra tính hợp lệ của ME thông qua số liệu nhận dạng di
động quốc tế (IMEI-International Mobile Equipment Identity) và chứa các số liệu về
phần cứng của thiết bị. Một ME sẽ có số IMEI thuộc một trong ba danh sách sau:
1. Nếu ME thuộc danh sách trắng ( White List ) thì nó được quyền truy nhập
và sử dụng các dịch vụ đã đăng ký.
2. Nếu ME thuộc danh sách xám ( Gray List ), tức là có nghi vấn và cần kiểm
tra. Danh sách xám bao gồm những ME có lỗi (lỗi phần mềm hay lỗi sản xuất thiết bị)
nhưng không nghiêm trọng tới mức loại trừ khỏi hệ thống
3. Nếu ME thuộc danh sách đen ( Black List ), tức là bị cấm không cho truy
nhập vào hệ thống, những ME đã thông báo mất máy.
2.3.3.5. Khối trung tâm nhận thực AuC (Aunthentication Center)

AuC được nối đến HLR, chức năng của AuC là cung cấp cho HLR các tần số
nhận thực và các khoá mật mã để sử dụng cho bảo mật. Đường vô tuyến cũng được
AuC cung cấp mã bảo mật để chống nghe trộm, mã này được thay đổi riêng biệt cho
từng thuê bao. Cơ sở dữ liệu của AuC còn ghi nhiều thông tin cần thiết khác khi thuê
bao đăng ký nhập mạng và được sử dụng để kiểm tra khi thuê bao yêu cầu cung cấp
dịch vụ, tránh việc truy nhập mạng một cách trái phép.
2.3.4. Phân hệ khai thác và bảo dưỡng (OSS)
OSS (Operation and Support System) thực hiện 3 chức năng chính:
1) Khai thác và bảo dưỡng mạng.
2) Quản lý thuê bao và tính cước.
3) Quản lý thiết bị di động.
2.3.4.1. Khai thác và bảo dưỡng mạng:
 Khai thác:
Là hoạt động cho phép nhà khai thác mạng theo dõi hành vi của mạng như tải
của hệ thống, mức độ chặn, số lượng chuyển giao giữa hai cell.v.v.. Nhờ vậy nhà khai
thác có thể giám sát được toàn bộ chất lượng dịch vụ mà họ cung cấp cho khách hàng
và kịp thời nâng cấp. Khai thác còn bao gồm việc thay đổi cấu hình để giảm những

25